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近日，北京林業(yè)大學(xué)林木分子設(shè)計(jì)育種高精尖創(chuàng)新中心/生物學(xué)院林金星教授與河南大學(xué)作物逆境適應(yīng)與改良國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室邢晶晶博士等聯(lián)合在國際知名學(xué)術(shù)期刊Trends in Plant Science上發(fā)表了題為“Coordination of phospholipid-based signaling and membrane trafficking in plant immunity”的綜述論文。

植物自身的免疫防御機(jī)制能夠保護(hù)植物在生長發(fā)育過程中免受病原微生物的侵害。磷脂信號(hào)途徑 (Phospholipid-based signaling) 和囊泡轉(zhuǎn)運(yùn) (Membrane trafficking) 協(xié)同調(diào)控植物免疫應(yīng)答過程，是連接膜上病原菌識(shí)別、傳遞信號(hào)以及免疫應(yīng)答的重要橋梁，在植物抵御病原微生物的入侵過程中起關(guān)鍵作用。但是，過去對于磷脂信號(hào)途徑在囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的調(diào)控機(jī)制以及二者的協(xié)同作用卻缺乏系統(tǒng)的總結(jié)。

圖示磷脂信號(hào)途徑和囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)協(xié)同調(diào)控植物免疫反應(yīng)

該綜述首先簡要概述了植物中的磷脂信號(hào)通路，并對植物中的磷脂酶類、激酶類和磷脂信號(hào)小分子及其主要功能等進(jìn)行了歸納總結(jié)。隨后，基于近年來磷脂信號(hào)調(diào)控囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的研究進(jìn)展以及該團(tuán)隊(duì)前期在胞吐調(diào)控磷脂信號(hào)途徑關(guān)鍵酶類功能的研究成果 (Plant Cell, 2019)，重點(diǎn)闡述了植物免疫反應(yīng)中磷脂信號(hào)途徑的關(guān)鍵酶類和信號(hào)分子在調(diào)控抗病蛋白的時(shí)空動(dòng)態(tài)與招募方式、囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的膜彎曲與膜融合過程、細(xì)胞骨架引導(dǎo)的定向運(yùn)輸以及招募轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)調(diào)控因子等過程中的作用機(jī)制。同時(shí)，還簡要敘述了磷脂信號(hào)途徑通過偶聯(lián)胞吞作用，精細(xì)調(diào)控植物模式識(shí)別受體 (Pattern-recognition receptors, PRRs) 在質(zhì)膜上的信號(hào)傳遞，以及偶聯(lián)胞吐作用調(diào)控抗病分子的重新定位，構(gòu)建植物防御體系。更為重要的是，磷脂信號(hào)途徑中的一些分子 (例如，PA和PtdIns(4,5)P2) 作為關(guān)鍵偶聯(lián)因子，在調(diào)控胞吞-胞吐運(yùn)輸之間的平衡中發(fā)揮重要的作用。最后，基于可變角全內(nèi)反射熒光顯微術(shù)和超高分辨率顯微術(shù)結(jié)合三維單顆粒示蹤技術(shù)等單分子檢測技術(shù)，提出了植物細(xì)胞磷脂信號(hào)途徑與囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)協(xié)同調(diào)控機(jī)理的研究方向。該綜述對深入探討植物精細(xì)調(diào)控磷脂信號(hào)和囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的協(xié)作參與植物免疫應(yīng)答具有重要的參考價(jià)值。

近年來，林金星教授團(tuán)隊(duì)在功能膜蛋白囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)、植物磷脂酶類應(yīng)答生物脅迫等方面取得了較好的研究進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)在國際上率先建立了植物細(xì)胞單分子檢測平臺(tái)，將單個(gè)膜蛋白運(yùn)動(dòng)參數(shù)的分析精度推進(jìn)到納米和毫秒級(jí)，并發(fā)展了多種膜蛋白相互作用的單分子分析方法，形成了較為完整的植物單分子研究體系。目前，該團(tuán)隊(duì)已在Annal Review of Plant Biology, PNAS, Nature Protocols, Plant Cell, Molecular Plant和Trends in Plant Science等國際高水平期刊上發(fā)表多篇重要成果。

河南大學(xué)特聘教授邢晶晶博士和河南師范大學(xué)張亮副教授為該論文的共同第一作者，河南大學(xué)為第一完成單位，北京林業(yè)大學(xué)林木分子設(shè)計(jì)育種高精尖創(chuàng)新中心/生物學(xué)院林金星教授為該論文的通訊作者。該論文得到了國家自然科學(xué)基金、北京林木分子設(shè)計(jì)育種高精尖創(chuàng)新中心、中國科協(xié)“青年人才托舉工程”和河南大學(xué)等項(xiàng)目的資助。